r、l、c串联谐振电路的研究

1、r、l、c串联谐振电路的研究一、头验目的1. 学习用实验方法绘制r、l、c串联谐振电路的幅频特性曲线。2加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路q值）的物理意义 及其测定方法。二、原理说明1. 在图11-1所示的r、l、c串联电路小，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路 小的感抗、容抗随z而变，电路屮的电流也随f而变。取电阻r上的电压uo作为响应， 当输入电压ui的幅值维持不变时,在不同频率的正弦信号激励下，测出uo之值,然后以 f为横处标，以uc/ui为纵处标（因ui不变，故也可直接以uo为纵坐标），绘出光滑的ilh线, 此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图112所示。图

2、11-1图 11-22. 在f=fo= 处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时xl2右lc=xc,电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压u为定值时，电路中的电流达到 最大值，且与输入电压ui同相位。从理论上讲，此吋ui = ur（）=u（）, ug=uco=qui，式 屮的q称为电路的品质因数。3. 电路殆质因数q值的两种测聚方法一是根据公式q= 仏=邑2测定，uco与so分别为谐振时电容器c和电感线圈l上的电压；另一方法是通过测屋谐振曲线的通频带宽度厶f=fh-fl再根据q=.扎./h -/l求出q值。式屮fo为谐振频率,fh和fl是失谐吋，亦即输出电压的幅度下降到最大值

3、的1/血 （ = 0.707）倍时的上、下频率点。q值越人，illi线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的晶质因数、选择性与通频带只决定于电路木身的参数，而与信号源 无关。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12交流毫伏表13双踪示波器1口备4谐振电路实验电路板r=200q, 1kqc=0. oljxf, 0. lgf,l=约 30mhdgj-03四、实验内容1、按图113组成监视、测量电路。选用r=200q、00.05 f。用交流毫伏表测量电压, 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压为ur3v il-：弦波，并在整个实验过程小保持不 变。图 1

4、1-32.找出电路的谐振频率fo,其方法是，将毫伏表跨接在r两端，令信号源的频率由小逐 渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当uo的读数为故大时,读得频率计上的频率 值即为电路的谐振频率6并测量u。、ulo、uco之值（注意及时更换毫伏表的量限），记 入表格中。r(q)io (khz)u0(v)ulo(v)uco(v)io(ma)q20010003.在谐振点两侧，应先测出下限频率圮和上限频率站及相对应的uo值，然后再逐点测 出不同频率下的u。值，记录之。f(khz)u0(v)i (ma)ui=3v, c=0.01gf,r=200q, 人=,fl=,q=4.将电阻r改为1k,重复步骤2,

5、3的测量过程f(khz)u0(v)i (ma)ui=3v, oo.olyf, r=1kq, f0=, fhfl=,q=5*.选用 r=200q、c=0.1|if,重复 24。五、实验注意事项1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取儿点。在变换频率测试前，应调整信 号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在3v。2. 测最uco和ulo数值前，应将毫伏表的量限改大，而且在测量ulo与uco吋毫伏表 的“ + ”端应接c与l的公共点，其接地端应分别触及l和c的近地端n?和n“3. 实验中，信号源的外壳应少毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表 测量，则效果更佳。六、预习思考题1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中r的数值是否影响谐振频率值？3. 如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？4. 电路发朱串联谐振时，为什么输入电压不能太人，如果信号源给出3v的电压，电 路谐振吋，用交流毫伏表测ulo和uco,应该选择用多大的量限？5. 要提高r、l、c串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？6. 谐振时，比较输出电压u。与输入电压u是否相等？试分析原因。7. 谐振吋，对应的ulo与uco是否相等？如有差界，原因何在？七、实验报告1. 根据测量数据，绘出不同q值时两条幅频特性illi线，u0